Заслухавши та обговоривши доповідь голови Науково-технічної ради цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України "Дослідження структури та складу Всесвіту, прихованої маси і темної енергії" ("Космомікрофізика") (далі - Програма) академіка НАН України В.М.Шульги, Президія НАН України відзначає, що при реалізації Програми, яка виконувалась протягом 2007-2009 років, отримано теоретичні та фундаментальні результати світового рівня, що стосуються мікробудови матерії та фізичних процесів, які відбуваються у далекому Всесвіті.

При виконанні Програми були задіяні науковці шести академічних установ, п'яти національних університетів та Кримської астрономічної обсерваторії Міністерства освіти і науки України.

Серед найбільш цікавих і важливих досягнень слід відзначити такі: розвиток ідеї про квантове народження замкнутих всесвітів із вакууму та оцінку обмеження знизу маси частинок ферміонної темної матерії (Інститут теоретичної фізики ім. М.М.Боголюбова НАН України); отримання даних щодо вмісту прихованої маси у гало груп галактик та мас чорних дір в активних ядрах галактик (Головна астрономічна обсерваторія НАН України); одержання оцінок відносного вмісту темної матерії за даними спостережень гравітаційно-лінзових систем (Радіоастрономічний інститут НАН України); дослідження впливу скалярного поля на динаміку розширення та на розвиток збурень густини темної матерії у двокомпонентній (прихована маса і темна енергія) моделі Всесвіту (Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С.Підстригача НАН України); вимірювання потоку сонячного нейтрино при розпаді берилію-7 в ядрі Сонця в режимі реального часу та встановлення нових експериментальних обмежень на масу аксонів, одних з найвірогідніших складових темної матерії (Інститут ядерних досліджень НАН України).

За результатами виконання Програми опубліковано понад 150 статей у профільних виданнях, подано до друку 4 монографії, проведено спільні експерименти і астрофізичні спостереження з науковцями європейських країн, США, Росії, Узбекистану, взято участь у міжнародних конференціях з проблем темної матерії і темної енергії, захищено 4 кандидатські та 2 докторські дисертації.

Президія НАН України

1. Доповідь голови Науково-технічної ради цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України "Дослідження структури та складу Всесвіту, прихованої маси і темної енергії" академіка НАН України В.М.Шульги взяти до відома.

2. Вважати, що завдання Програми виконані в повному обсязі.

3. Беручи до уваги актуальність вивчення великомасштабної структури та складу Всесвіту, вважати за доцільне продовжити виконання цих досліджень у рамках цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України "Астрофізичні і космологічні проблеми прихованої маси і темної енергії Всесвіту" у 2010-2012 рр.

4. Затвердити концепцію цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України "Астрофізичні і космологічні проблеми прихованої маси і темної енергії Всесвіту" (додаток 1), основні наукові напрями та структуру Програми (додаток 2), склад її Науково-технічної ради (додаток 3).

5. Доручити Науково-технічній раді Програми відповідно до Положення про порядок формування цільових комплексних програм наукових досліджень НАН України у двотижневий термін після прийняття рішення про виділення коштів на фінансування виконання завдань Програми провести конкурс проектів, забезпечивши високий рівень їх експертного відбору.

6. Доручити Науково-організаційному відділу разом з Фінансово-економічним відділом Президії НАН України передбачати відповідні кошти на 2010 та наступні роки для фінансування завдань Програми.

7. Контроль за виконанням цієї постанови покласти на Секцію фізико-технічних і математичних наук НАН України.

Метою Програми є вирішення актуальних завдань дослідження прихованої маси і темної енергії Всесвіту, пов'язаних із його еволюцією та спостережуваною великомасштабною структурою. Це потребує комплексного і міждисциплінарного підходу та об'єднання зусиль наукових груп експериментаторів і теоретиків, які працюють в установах різних відділень НАН України, університетах МОН України. Основні наукові проблеми, на вирішення яких спрямована Програма, можна поділити на чотири загальні напрями:

- Експериментальні прояви прихованої маси і темної енергії у макро- і мікрокосмосі;

- Теоретичні моделі еволюції Всесвіту;

- Баріонні і небаріонні складові прихованої маси і темної енергії на різних масштабах Всесвіту;

- Методи детектування прихованої маси і темної енергії.

Ці напрями з урахуванням науково-технічного потенціалу українських дослідників, напрацьованого у попередні роки при виконанні цільової комплексної програми "Космомікрофізика" у міжнародній співпраці з науковими установами країн СНД, Європи і США, конкретизуються у таких головних завданнях:

- Розробка квантово-польової вакуумної моделі темної енергії. Дослідження можливого зв'язку вакуумної темної матерії з вакуумною темною енергією.

- Пошук лінії розпаду стерильного нейтрино, що є кандидатом на компонент прихованої маси, за даними космічних місій XMM-Newton і INTEGRAL з використанням кластерів GRID мережі.

- Дослідження статистичної анізотропії великомасштабної структури і реліктового випромінювання як наслідку інфляційної стадії еволюції Всесвіту.

- Вивчення природи багатовимірної гравітації і ефектів багатовимірності в сильних гравітаційних полях поблизу нейтронних зірок і чорних дір.

- Дослідження еволюції збурень густини темної енергії у багатокомпонентній моделі Всесвіту (темна енергія, прихована маса, баріонна речовина, реліктове теплове випромінювання та космологічні нейтрино) з темною енергією у формі скалярного поля з різними лагранжіанами.

- Групова класифікація рівнянь узагальненої електродинаміки, яка включає додаткове поле аксонів як одного з кандидатів на роль темної матерії.

- Вивчення механізмів прискорення ультрарелятивістських елементарних частинок і пов'язаних з ними характеристик міжгалактичного середовища.

- Дослідження методом сильного гравітаційного лінзування позагалактичних джерел та визначення розподілу мас у них.

- Вивчення ефекту слабкого гравітаційного лінзування на скупченнях галактик з використанням наземних телескопів.

- Вимірювання потоків сонячних нейтрино в міжнародному експерименті BOREXINO.

- Розробка низькофонових матеріалів для високочутливих датчиків реєстрації елементарних частинок нового покоління.

- Дослідження космологічних моделей, що базуються на теорії суперструн.

- Дослідження астрофізичних складових прихованої маси і темної енергії (гало галактик і скупчень галактик, чорних дір зоряних і галактичних мас, невидимих карликових галактик низької поверхневої яскравості, холодних зір (коричневих карликів) у тісних подвійних системах тощо).

Виконання Програми дозволить:

- об'єднати зусилля українських вчених, які працюють на світовому рівні в цих напрямах досліджень, але в різних відомчих установах України, та заохотити до її виконання молодих вчених і студентів;

- розширити коло міжнародної співпраці;

- підготувати сучасні підручники і посібники для впровадження в систему освіти в Україні, здійснити низку заходів для популяризації зазначених досліджень; провести конференції і робочі наради за участі іноземних вчених.

Прихована маса і темна енергія відносяться до найбільш актуальних і фундаментальних проблем сучасного природознавства. Розкриття суті цих понять може змінити існуючі на цей час погляди на розвиток і склад Всесвіту. Сучасні космологічні спостереження свідчать про те, що у нашому Всесвіті домінують дві компоненти матерії (темна матерія і темна енергія), що ніколи не спостерігались в лабораторіях і відсутні в стандартній моделі фізики елементарних частинок. Тому проблема схованої маси і темної енергії охоплює міждисциплінарні завдання дослідження макро- і мікрокосмосу.

В космомікрофізиці є декілька фундаментальних і актуальних проблем, які знаходяться на початковому етапі їх вирішення: визначення складу і властивостей темної речовини (прихованої маси і темної енергії) у Всесвіті, включаючи "космологічну сталу", введену вперше Ейнштейном; вивчення спектра просторових неоднорідностей у Всесвіті, а також точне визначення стандартних космологічних параметрів, включаючи щільність баріонної речовини у Всесвіті. Найбільш значним відкриттям у космології стало підтвердження існування особливого виду темної матерії (темної енергії) з великим від'ємним тиском, що свідчить про необхідність використання позитивної космологічної сталої. Невирішеною проблемою є склад прихованої маси (астрофізичні об'єкти - кандидати в темну матерію - чорні діри зоряних і галактичних мас, гало галактик і груп галактик, коричневі карлики та інші холодні зорі; елементарні частинки кандидати в темну матерію і темну енергію: частинки Хігса, аксіони, нейтраліно тощо).

Таким чином, розвиток космомікрофізики буде визначати основні напрями досліджень у природознавстві в першій половині XX століття. Для вирішення її основних завдань започаткована і розвивається низка нових фундаментальних напрямів у фізиці і астрономії, дослідження з яких виконуються науковою спільнотою всіх країн з високим науково-технічним рівнем. Про це свідчить те, що на засадах міжнародної кооперації створюються наукові комплекси (наприклад, адронний колайдер, телескоп ALMA). США і Європа планують у недалекому майбутньому запуск декількох космічних місій з дослідження темної матерії і енергії Всесвіту, зокрема, LISA, Pathfinder та ін. Всі ці зусилля повинні привести до об'єднання теорії гравітації, теорії елементарних частинок і побудови фізично самоузгодженого опису Всесвіту, в якому механізми інфляції, баріосинтезу і природи прихованої маси знайдуть пояснення в межах єдиної теорії. Вирішення цих основних проблем спричинить корінний перегляд основних засад науки про Всесвіт і його еволюцію.

В Україні проблеми прихованої маси, темної енергії та суміжних з ними питань розробляються декількома науковими групами. Певною мірою їх об'єднав створений в 2005 р. Міжгалузевий координаційний план досліджень у галузі гравітації, релятивістської астрофізики та космології "Космомікрофізика" НАН України, МОН України та Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Українська наука має значний науковий потенціал, на базі якого можна проводити дослідження в зазначених напрямах. Працюючи в тісному контакті з провідними науковими групами з країн СНД, США та Європи, наші вчені займають гідне місце в міжнародному розподілі праці, а у вирішенні окремих завдань - провідні позиції у світі.

Затвердження Програми "Космомікрофізика" в 2007 р. зіграло важливу роль у розвитку наукових досліджень в Україні. Її фундаментальність дозволила об'єднати в єдиний численний колектив відомих науковців, який тепер працює за спільним планом. У виконанні Програми беруть участь п'ять інститутів з трьох відділень НАН України та національні університети Харкова, Одеси, Львова і Києва, Кримська астрофізична обсерваторія МОН України. Зусиллями колективу виконавців були отримані результати світового рівня з теоретичних і експериментальних досліджень мікробудови матерії і фізичних процесів, що відбуваються у далекому Всесвіті, про що свідчать більш ніж 150 статей у наукових виданнях з високим рейтингом, проведення спільних ядерних експериментів і астрофізичних спостережень разом із науковцями з європейських країн, США, Росії, Узбекистану, участь у міжнародних конференціях з проблем темної матерії і темної енергії.

Теоретичні проблеми походження, будови та еволюції Всесвіту, які стосуються розробки нових космологічних моделей та аналізу глобальної структури на космологічних масштабах, ролі темної матерії та темної енергії, властивостей реліктового випромінювання, спостережних наслідків теорії струн розробляють групи вчених в Інституті теоретичної фізики ім. М.М.Боголюбова НАН України. Вперше поставлено і вирішено задачу про квантове народження нових замкнутих всесвітів з вакууму в теоретичній схемі, що задовольняє всім вимогам квантової механіки. В рамках розвинутої раніше квантово-вихрової моделі релятивістських джетів в квазарах і ядрах галактик пояснено спостережувані періоди активності джетів; знайдено формулу залежності гальмування швидкості зростання джетів від густини міжзоряного газу. Запропоновано обмеження знизу на масу частинок ферміонної темної матерії, що випливає з принципу Паулі.

Одним із найбільш важливих напрямів у космології є встановлення обмежень на склад баріонної компоненти, що пов'язано з визначенням первинного вмісту елементів у Всесвіті та перевіркою стандартної моделі нуклеосинтезу, а також отримання оцінок вмісту темної матерії в гало галактиках та маси чорних дір. Такі роботи активно проводяться в Головній астрономічній обсерваторії НАН України.

Одним з цікавих напрямів, що надає нові дані про розподіл матерії у Всесвіті, структуру віддалених джерел є дослідження гравітаційно-лінзових систем. Цей напрям представлений в Україні групами з Києва (Київський національний університет імені Тараса Шевченка) та Харкова (Харківський національний університет ім. В.Н.Каразіна і Радіоастрономічний інститут НАН України), які працюють як у теоретичному, так і в спостережному напрямах. З використанням 1.5 м телескопа АЗТ-22 на г. Майданак у тісній співпраці з АН Узбекистану вперше на основі статистичного аналізу результатів багаторічних спостережень гравітаційної лінзи Хрест Ейнштейна було отримано оцінку відносного вмісту темної матерії в загальній речовині лінзуючої галактики, на основі даних спостережень гравітаційної лінзи PG 1115+080 одержано нові оцінки часів запізнення між коливаннями блиску квазара, що спостерігаються в його зображеннях, створених лінзуючою галактикою.

В Інституті ядерних досліджень НАН України вже майже 30 років проводяться експериментальні дослідження рідкісних процесів у фізиці атомного ядра та елементарних частинок, зокрема подвійного бета-розпаду атомних ядер, та пошуки слабко взаємодіючих частинок, що можуть складати мікроскопічну основу темної матерії. В міжнародному експерименті BOREXINO (детектор загальною масою 3,5 т, розташований під землею на глибині близько 1 км) вперше в режимі реального часу виміряний потік сонячного нейтрино від розпаду берилію-7 в ядрі Сонця. Встановлені нові експериментальні обмеження на масу аксіонів (гіпотетичні частинки, одна з найбільш вірогідних складових темної матерії), які можуть випромінюватися на Сонці ядрами літію-7 та заліза-57. Встановлені нові обмеження на період напіврозпаду ізотопів цинку, рутенію, кадмію та вольфраму відносно подвійного бета-розпаду на рівні 1018-1021 років. Це вагомий внесок у дослідження подвійного бета-розпаду - найрідкіснішого ядерного процесу, спостереженого в лабораторних експериментах.